Qu'est-ce qu'une machine à pulvérisation?
Une machine de pulvérisation cathodique est généralement une petite chambre étanche dans laquelle des particules énergétiques telles que des électrons bombardent un matériau source qui éjecte des atomes de la surface. Ces atomes rebondissent ensuite sur les parois de la chambre, recouvrant un objet échantillon à l'intérieur de la chambre. Les microscopes électroniques à balayage (MEB), qui s'appuient sur la conductivité électrique des échantillons pour visualiser les entités à l'échelle nanométrique, utilisent souvent une machine de pulvérisation cathodique pour recouvrir les échantillons biologiques d'une fine couche de platine. D'autres applications de la technologie des machines à pulvérisation cathodique incluent le revêtement de films minces dans le processus de dépôt pour l'industrie des semi-conducteurs et l'attaque d'une couche de surface loin d'un matériau afin de déterminer sa composition chimique.
Bien que les machines pour lesquelles une machine de pulvérisation cathodique prépare un échantillon puissent être très complexes et coûteuses, il n’est pas nécessaire que l’équipement de pulvérisation cathodique soit. Les machines à pulvérisation cathodique peuvent être des dispositifs relativement simples fonctionnant selon les principes physiques établis et manquent souvent de pièces mobiles ou ne nécessitent pas de maintenance complexe. Leur taille varie du petit appareil de table au grand modèle de plancher.
Le dépôt physique en phase vapeur est une méthode courante utilisée dans la conception de machines de pulvérisation cathodique. Le matériau de dépôt est converti en vapeur dans une chambre de pulvérisation sous basse pression, généralement un vide partiel. La vapeur se condense sur le substrat dans la chambre pour former un film mince. Ce film ne peut avoir que plusieurs couches d’atomes ou de molécules épaisses et épaissira proportionnellement à la durée du processus de pulvérisation. Parmi les autres facteurs liés à l'épaisseur des couches minces, citons la masse de chaque matériau impliqué et le niveau d'énergie des particules de revêtement, qui peuvent être chargés à partir de dizaines d'électron-vol sur des milliers.
Les atomes chargés connus sous le nom d'ions sont également utilisés par une machine de pulvérisation cathodique dans le cadre d'un processus appelé pulvérisation cathodique potentielle. Le matériau de pulvérisation subit une charge ionique qu’il perd ensuite lorsqu’il entre en contact avec la surface cible. Ce procédé est associé à la gravure ionique réactive (RIE), qui utilise des matériaux naturellement ioniques dans la recherche par spectrométrie de masse des ions secondaires (SIMS) pour analyser la présence d'oligo-éléments dans les matériaux. Le traitement statique du SIMS produira une vitesse telle que seulement un dixième d’une monocouche atomique sera retiré de la surface cible. C'est donc un autre outil utile dans la recherche en nanotechnologie, tout comme la machine à pulvérisation cathodique pour le MEB.
Les autres utilisations d'une machine à pulvérisation cathodique comprennent le revêtement de verre plat, de polymères acryliques et d'autres plastiques, ainsi que de céramiques et de cristaux autres que le silicium. Ils peuvent également être utilisés comme une méthode très fine de nettoyage et de polissage de composants délicats. Les bijoux et articles de table coûteux tels que les couverts en or peuvent également subir un dépôt par pulvérisation, tout comme les films spécialisés en or et en aluminium.